El Metabolisme Cel·lular: Catabolisme, Anabolisme i Energia

El Metabolisme: Concepte i Característiques Essencials

És el conjunt de reaccions químiques catalitzades per enzims que es produeixen a l'interior de les cèl·lules. Existeix un intercanvi de matèria i energia amb l'entorn que són transformades a l'interior de la cèl·lula per tal d'obtenir l'energia necessària per al funcionament cel·lular i la matèria per a crear les estructures de la cèl·lula. Les reaccions químiques cel·lulars presenten una sèrie de característiques comunes:

• Estan catalitzades per enzims específics.
• Estan encadenades en rutes metabòliques, de manera que el producte d'una reacció n'és el substrat de la següent.
• Són processos d'oxidació-reducció.

Processos d'Oxidació-Reducció (Redox)

• L'oxidació és el procés químic pel qual una substància perd electrons.
• La reducció és el guany d'electrons.

Tipus de Processos del Metabolisme

El metabolisme es divideix en dos tipus de processos:

Catabolisme

Reaccions que alliberen energia en les quals molècules complexes i reduïdes són degradades a molècules més senzilles i oxidades. S'allibera energia, electrons i H⁺.

Anabolisme

Es fabriquen molècules complexes i reduïdes a partir de molècules senzilles i oxidades. Són processos que requereixen energia, electrons i H⁺ (fotosíntesi, síntesi de proteïnes).

ATP: La Moneda Energètica Cel·lular

Es tracta d'un nucleòtid format per una adenina i tres grups fosfat. S'encarrega de transferir l'energia alliberada en les reaccions del catabolisme a les reaccions de l'anabolisme.

• L'energia alliberada en les reaccions del catabolisme s'utilitza per a unir el grup fosfat a l'ADP i obtenir ATP.
• L'energia alliberada per als processos anabòlics prové de la ruptura de l'enllaç que manté unit el tercer grup fosfat de l'ATP.

Coenzims: Transportadors d'Electrons i Protons

Són substàncies capaces d'experimentar canvis reversibles en el seu estat redox. L'ATP és un intermediari que cedeix energia i els coenzims són intermediaris que cedeixen electrons i protons a les reaccions de l'anabolisme.

Catabolisme i Obtenció d'Energia

Gran part del catabolisme de la cèl·lula està encaminat a l'obtenció d'energia per a la resta de reaccions metabòliques. S'utilitzen molècules riques en energia que s'oxiden i van transformant-se successivament en molècules més senzilles. L'oxidació de la glucosa es pot resumir en:

Glucòlisi i Oxidació de l'Àcid Pirúvic

Glucòlisi

La molècula de glucosa, de sis àtoms de carboni, dona lloc a dues molècules d'àcid pirúvic. El procés allibera energia que s'usa per formar ATP.

L'Oxidació de l'Àcid Pirúvic

Aquest compost, resultat de la glucòlisi, pot ser oxidat de dues maneres:

• En absència d'oxigen (fermentacions).
• En presència d'oxigen (respiració cel·lular).

Fermentacions

Processos anaeròbies en els quals les cèl·lules obtenen energia amb l'oxidació de la glucosa, que es transforma en una altra molècula. Hi ha dos tipus:

• Alcohòlica: Produïda als llevats. L'àcid pirúvic es transforma en alcohol etílic.
• Làctica: Pròpia d'alguns bacteris. El formatge i el iogurt són alguns productes.

Respiració Cel·lular

És l'oxidació completa d'una molècula de glucosa en presència d'oxigen. Es tracta d'un procés redox en el qual la molècula de glucosa s'oxida fins a diòxid de carboni; l'O₂ actua d'acceptor dels electrons de l'oxidació i es redueix a molècules d'aigua.